CN114200243B - 低压台区故障智能诊断方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种低压台区故障智能诊断方法及系统，其中，低压台区故障智能诊断系统包括数据采集单元、数据存储单元、数据分析单元、低压台区故障诊断用数据库、信息发布单元、第一客户端和第二客户端，数据采集单元与数据存储单元通信连接，数据存储单元与数据分析单元通信连接，数据分析单元分别与低压台区故障诊断用数据库和信息发布单元通信连接，信息发布单元分别与第一客户端和第二客户端通信连接，第二客户端上设有扬声器和震动马达。本发明通过智能与人工结合的解决了无法及时妥善处理新故障的问题，通过互联网技术使维修人员与技术人员联线处理低压台区新故障，可以节省处理低压台区的维修人员总数。

Description

低压台区故障智能诊断方法及系统

技术领域

本发明涉及电网技术领域。具体地说是一种低压台区故障智能诊断方法及系统。

背景技术

随着用电户数量增加，供电线路以及供电设备也随之增加，供电管理负荷也同样随之增加。单纯依靠人力对数量庞大的用电户、复杂的供电线路和供电设备来进行运维，显然是不符合科技发展要求的，不仅运维成本较高，而且维修人员的劳动负荷也较高，且一旦一线维修人员发生变动，很有可能会对供电系统的故障监测、故障原因诊断以及系统运维水平产生较大的影响，例如故障排查进度缓慢等。

随着智能电表以及其他相关智能设备的使用与推广，低压台区的运维工作可以进行联网管理，从而可以大幅度的减轻维修人员的运维压力，也便于对低压台区发生的故障进行及时修理。对于已发生的低压台区故障及其发生原因可以通过强化学习的方式将低压台区故障及其发生原因进行电子化，这也是现有低压台区故障智能诊断系统形成的基础。然而对于新故障及其发生原因，利用现有低压台区故障智能诊断系统就无法进行及时诊断和处理。

发明内容

为此，本发明所要解决的技术问题在于提供一种低压台区故障智能诊断方法及系统，通过智能与人工结合的解决了无法及时妥善处理新故障的问题，通过互联网技术使维修人员与技术人员联线处理低压台区新故障，可以节省处理低压台区的维修人员总数，也可以通过最简单的方式调动人力资源来应对低压台区新故障。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

低压台区故障智能诊断方法，包括如下步骤：

S1)利用数据采集单元采集低压台区内与变压设备、供电线路、断路器、隔离开关、接地开关、火灾报警和避雷装置相关的数据并将采集到数据存储在数据存储单元内；

S2)利用数据分析单元对数据采集单元采集到并存放在数据存储单元内的数据进行分析；数据分析单元进行数据分析的具体步骤为：

S2-1)调取由数据采集单元采集并存放在数据存储单元内的数据并提取与数据相关的特征量；

S2-2)调取预存在低压台区故障诊断用数据库内的故障类型及编号以及与故障类型相关联的特征量和与特征量所反映的异常特征状态相对应的故障标签，将步骤S2-1)中提取的特征量与从低压台区故障诊断用数据库内调取的且与故障类型相关联的特征量进行比对，将对比结果生成为分析结果；

S3)将数据分析单元分析结果通过信息发布单元发送至第一客户端和第二客户端；

S4)维修人员通过第一客户端获知分析结果并对低压台区内存在的故障进行维修和排除；当数据分析单元未能及时给出故障发生原因时，技术人员通过第二客户端进行人工分析故障发生的原因并将分析结果反馈至信息发布单元，信息发布单元接收到第二客户端反馈的信息后将第二客户端反馈的信息发送至第一客户端，维修人员根据第二客户端反馈的信息对低压台区内存在的故障进行维修和排除。

上述低压台区故障智能诊断方法，在步骤S1)中，数据采集单元还采集低压台区内的环境参数并将采集到的环境参数存储在数据存储单元内，环境参数至少包括气温和湿度；在步骤S2-2)中，低压台区故障诊断用数据库内预存有环境因素类型，环境因素类型通过环境参数表征，环境因素类型与故障类型关联。

上述低压台区故障智能诊断方法，环境因素类型与故障类型的关联通过泊松分布确定。

上述低压台区故障智能诊断方法，在步骤S4)中，在维修人员根据第二客户端反馈的信息对低压台区内存在的故障进行维修和排除后，数据分析单元将第二客户端反馈的信息和与该信息相关联的故障进行分类、编号、提取特征量以及赋予故障标签并将处理结果上传至低压台区故障诊断用数据库内存储。

上述低压台区故障智能诊断方法，在步骤S1)中，数据采集单元根据采集到环境参数调整采集与变压设备、供电线路、断路器、隔离开关、接地开关、火灾报警和避雷装置相关的数据的频次n。

上述低压台区故障智能诊断方法，在对采集与变压设备、供电线路、断路器、隔离开关、接地开关、火灾报警和避雷装置相关的数据的频次n进行调整时，单位时间t内频次n通过下式计算得到：

其中，t为30分钟；W_测为低压台区实测相对湿度；W₀为日常相对湿度30％；T_测为低压台区实测气温；T₀为常温20℃；∣∣表示取整。

上述低压台区故障智能诊断方法，在步骤S3)中，当第二客户端为手持设备时，第二客户端接收到信息发布单元发送的分析结果时发出提示音并进行震动。

利用上述低压台区故障智能诊断方法对低压台区故障进行诊断的系统，包括：

数据采集单元，用于采集低压台区内与变压设备、供电线路、断路器、隔离开关、接地开关、火灾报警和避雷装置相关的数据以及环境参数；

数据存储单元，用于存储数据采集单元采集到的数据；

数据分析单元，用于对数据采集单元采集到的数据进行分析并得到分析结果；

低压台区故障诊断用数据库，预存有故障类型及编号以及与故障类型相关联的特征量和与特征量所反映的异常特征状态相对应的故障标签；

信息发布单元，用于将分析结果发布至第一客户端和第二客户端；

第一客户端，用于维修人员接收分析结果；

第二客户端，用于技术人员接收未给出故障发生原因的分析结果；

数据采集单元与数据存储单元通信连接，数据存储单元与数据分析单元通信连接，数据分析单元分别与低压台区故障诊断用数据库和信息发布单元通信连接，信息发布单元分别与第一客户端和第二客户端通信连接。

上述系统，第二客户端上设有扬声器和震动马达。

本发明的技术方案取得了如下有益的技术效果：

1.通过将环境参数引入数据采集单元的数据采集，提高低压台区易发生故障时段的数据采集频次，降低不易发生故障时段的数据采集频次，从而可以能够对低压台区易发生故障时段内的故障及时发现并及时处理，减少低压台区故障对生产生活的影响，同时避免低压台区故障智能诊断系统长时间满负荷运行。

2.本发明通过多客户端实现维修人员与技术人员并网处理低压台区新故障，减少现场专业技术人员的配备数量，避免了低压台区维修人员离职带来的麻烦。

附图说明

图1为低压台区故障智能诊断系统的工作原理示意图；

图2为低压台区故障智能诊断方法的流程图。

具体实施方式

如图1所示，本发明中低压台区故障智能诊断系统，包括数据采集单元、数据存储单元、数据分析单元、低压台区故障诊断用数据库、信息发布单元、第一客户端和第二客户端，数据采集单元与数据存储单元通信连接，数据存储单元与数据分析单元通信连接，数据分析单元分别与低压台区故障诊断用数据库和信息发布单元通信连接，信息发布单元分别与第一客户端和第二客户端通信连接，第二客户端上设有扬声器和震动马达。其中，数据采集单元用于采集低压台区内与变压设备、供电线路、断路器、隔离开关、接地开关、火灾报警和避雷装置相关的数据以及环境参数，数据存储单元用于存储数据采集单元采集到的数据，数据分析单元用于对数据采集单元采集到的数据进行分析并得到分析结果，低压台区故障诊断用数据库预存有故障类型及编号以及与故障类型相关联的特征量和与特征量所反映的异常特征状态相对应的故障标签，信息发布单元用于将分析结果发布至第一客户端和第二客户端，第一客户端用于维修人员接收分析结果，第二客户端用于技术人员接收未给出故障发生原因的分析结果。

利用低压台区故障智能诊断系统对低压台区故障进行诊断，如图2所示，具体包括如下步骤：

低压台区故障智能诊断方法，包括如下步骤：

S1)利用数据采集单元采集低压台区内与变压设备、供电线路、断路器、隔离开关、接地开关、火灾报警和避雷装置相关的数据以及低压台区内的环境参数并将采集到数据存储在数据存储单元内，其中，环境参数至少包括气温和湿度；

S2)利用数据分析单元对数据采集单元采集到并存放在数据存储单元内的数据进行分析；数据分析单元进行数据分析的具体步骤为：

S2-1)调取由数据采集单元采集并存放在数据存储单元内的数据并提取与数据相关的特征量；

S2-2)调取预存在低压台区故障诊断用数据库内的故障类型及编号以及与故障类型相关联的特征量和与特征量所反映的异常特征状态相对应的故障标签，将步骤S2-1)中提取的特征量与从低压台区故障诊断用数据库内调取的且与故障类型相关联的特征量进行比对，将对比结果生成为分析结果；低压台区故障诊断用数据库内预存有环境因素类型，环境因素类型通过环境参数表征，而环境因素类型与故障类型的关联通过泊松分布确定；

S3)将数据分析单元分析结果通过信息发布单元发送至第一客户端和第二客户端；第二客户端接收到信息发布单元发送的分析结果时发出提示音并进行震动；

S4)维修人员通过第一客户端获知分析结果并对低压台区内存在的故障进行维修和排除；当数据分析单元未能及时给出故障发生原因时，技术人员通过第二客户端进行人工分析故障发生的原因并将分析结果反馈至信息发布单元，信息发布单元接收到第二客户端反馈的信息后将第二客户端反馈的信息发送至第一客户端，维修人员根据第二客户端反馈的信息对低压台区内存在的故障进行维修和排除而在维修人员根据第二客户端反馈的信息对低压台区内存在的故障进行维修和排除后，数据分析单元将第二客户端反馈的信息和与该信息相关联的故障进行分类、编号、提取特征量以及赋予故障标签并将处理结果上传至低压台区故障诊断用数据库内存储。其中，维修人员和技术人员通过第一客户端和第二客户端进行信息交互对未知故障原因的故障进行原因确定以及故障的维修与排除。

由于不同的环境因素造成的低压台区故障类型可能不同，例如潮湿天气下，容易发生因凝液导致的线路短路，高温容易引起线路过热导致的故障等，而对于相对湿度一般，气温为常温的时候，低压台区故障发生概率就会很低，因此利用数据采集单元进行数据采集时，可以根据环境因素对数据采集的频次进行调整，故而，在步骤S1)中，数据采集单元根据采集到环境参数调整采集与变压设备、供电线路、断路器、隔离开关、接地开关、火灾报警和避雷装置相关的数据的频次n。

在对采集与变压设备、供电线路、断路器、隔离开关、接地开关、火灾报警和避雷装置相关的数据的频次n进行调整时，单位时间t内频次n通过下式计算得到：

其中，t为30分钟；W_测为低压台区实测相对湿度；W₀为日常相对湿度30％；T_测为低压台区实测气温；T₀为常温20℃；∣∣表示取整。单位时间t可以根据具体需求进行设定，如对于天气变化极度频繁的地区，可以将单位时间设定为10分钟，对于天气变化比较稳定的地区，则可以将单位时间设定为45分钟。

在一个天气有明显变化的季度内，利用本发明的低压台区故障智能诊断方法对低压台区故障进行诊断，在采集相同次数数据的前提下，低压台区故障及时发现率增加，提高了维修人员对低压台区故障响应维修速度，其中，低压台区故障及时发现率以低压台区故障发生的半小时内未被报修的次数占低压台区故障总次数的百分比。

以广西南宁地区某低压台区2021年01月～03月的故障诊断为例，常规故障诊断方法采用每五分钟采集一次数据，对低压台区故障诊断结果及低压台区故障及时发现率等相关数据为：常规故障诊断方法数据采集总次数为25920，故障次数为8，其中，与变压设备相关的故障1次，与供电线路相关的故障3次，与断路器相关的故障1次，与接地开关相关的故障1次，与避雷装置相关的故障1次，故障发现晚于故障报修的故障次数为2，未知故障原因的故障1次，故障及时发现率为70.14％。而采用本发明中的低压台区故障智能诊断方法对低压台区进行故障诊断，故障发现晚于故障报修的故障次数为0，故障及时发现率为100％。其原因在于，相对湿度较大时，空气中的水蒸汽会在温度较低的物体表面上凝结成小水珠，小水珠出现在供电线路上时就会导致供电线路短路，而常规故障诊断方法中故障发现晚于故障报修的故障均为供电线路故障，本发明中的低压台区故障智能诊断方法则在相对湿度较大的情况下增加了数据采集的频次，提高了故障及时发现率。

对于未知故障原因的故障，通过信息发布单元将故障特征发送至第二客户端，经技术人员依据经验的预判与现场维修人员的实操验证，确定该故障为供电线路接线点所在环境不知何时出现了积水，导致半密闭环境内相对湿度较大，水蒸汽经防水胶布与导线之间的缝隙在导线芯部表面凝结，最终导致供电线路接线点发热量过大，致使线损增加。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本专利申请权利要求的保护范围之中。

Claims (6)

1.低压台区故障智能诊断方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1)利用数据采集单元采集低压台区内的环境参数以及与变压设备、供电线路、断路器、隔离开关、接地开关、火灾报警和避雷装置相关的数据并将采集到数据存储在数据存储单元内，环境参数至少包括气温和湿度；数据采集单元根据采集到环境参数调整采集与变压设备、供电线路、断路器、隔离开关、接地开关、火灾报警和避雷装置相关的数据的频次n；在对采集与变压设备、供电线路、断路器、隔离开关、接地开关、火灾报警和避雷装置相关的数据的频次n进行调整时，单位时间t内频次n通过下式计算得到：

其中，t为30分钟；W_测为低压台区实测相对湿度；W₀为日常相对湿度30％；T_测为低压台区实测气温；T₀为常温20℃；∣∣表示取整；

S2)利用数据分析单元对数据采集单元采集到并存放在数据存储单元内的数据进行分析；数据分析单元进行数据分析的具体步骤为：

S2-1)调取由数据采集单元采集并存放在数据存储单元内的数据并提取与数据相关的特征量；

S2-2)调取预存在低压台区故障诊断用数据库内的故障类型及编号以及与故障类型相关联的特征量和与特征量所反映的异常特征状态相对应的故障标签，将步骤S2-1)中提取的特征量与从低压台区故障诊断用数据库内调取的且与故障类型相关联的特征量进行比对，将对比结果生成为分析结果；低压台区故障诊断用数据库内预存有环境因素类型，环境因素类型通过环境参数表征，环境因素类型与故障类型关联；

S3)将数据分析单元分析结果通过信息发布单元发送至第一客户端和第二客户端；

S4)维修人员通过第一客户端获知分析结果并对低压台区内存在的故障进行维修和排除；当数据分析单元未能及时给出故障发生原因时，技术人员通过第二客户端进行人工分析故障发生的原因并将分析结果反馈至信息发布单元，信息发布单元接收到第二客户端反馈的信息后将第二客户端反馈的信息发送至第一客户端，维修人员根据第二客户端反馈的信息对低压台区内存在的故障进行维修和排除。

2.根据权利要求1所述的低压台区故障智能诊断方法，其特征在于，环境因素类型与故障类型的关联通过泊松分布确定。

3.根据权利要求1所述的低压台区故障智能诊断方法，其特征在于，在步骤S4)中，在维修人员根据第二客户端反馈的信息对低压台区内存在的故障进行维修和排除后，数据分析单元将第二客户端反馈的信息和与该信息相关联的故障进行分类、编号、提取特征量以及赋予故障标签并将处理结果上传至低压台区故障诊断用数据库内存储。

4.根据权利要求1所述的低压台区故障智能诊断方法，其特征在于，在步骤S3)中，当第二客户端为手持设备时，第二客户端接收到信息发布单元发送的分析结果时发出提示音并进行震动。

5.利用权利要求1～4任一所述的低压台区故障智能诊断方法对低压台区故障进行诊断的系统，其特征在于，包括：

数据采集单元，用于采集低压台区内与变压设备、供电线路、断路器、隔离开关、接地开关、火灾报警和避雷装置相关的数据以及环境参数；

数据存储单元，用于存储数据采集单元采集到的数据；

数据分析单元，用于对数据采集单元采集到的数据进行分析并得到分析结果；

低压台区故障诊断用数据库，预存有故障类型及编号以及与故障类型相关联的特征量和与特征量所反映的异常特征状态相对应的故障标签；

信息发布单元，用于将分析结果发布至第一客户端和第二客户端；

第一客户端，用于维修人员接收分析结果；

第二客户端，用于技术人员接收未给出故障发生原因的分析结果；

数据采集单元与数据存储单元通信连接，数据存储单元与数据分析单元通信连接，数据分析单元分别与低压台区故障诊断用数据库和信息发布单元通信连接，信息发布单元分别与第一客户端和第二客户端通信连接。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，第二客户端上设有扬声器和震动马达。